0 引言
在信息化時代，作為核心的數(shù)據(jù)中心，有 著 舉足輕重的地位。數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)部一旦灰塵過多，可能導(dǎo)致靜電放電問題而損壞元器件，造成不可估量的損失。為了解決這個問題，需要對機(jī)房內(nèi)部補(bǔ)充新風(fēng)，維持機(jī)房內(nèi)與機(jī)房外走廊的正壓差，保持空氣的潔凈度，從而控制空氣中的含塵量。數(shù)據(jù)中心對室內(nèi)環(huán)境溫度有明確的要求，因此在引入室外新風(fēng)之前需進(jìn)行預(yù)冷、預(yù)熱，從而不增加室內(nèi)精密空調(diào)的冷熱負(fù)荷。本文主要分析數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)送入的通道、季節(jié)不同對新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)要求的影響。
1 數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)量的確定
數(shù)據(jù)中心新風(fēng)主要為了提高數(shù)據(jù)中心室內(nèi)空氣質(zhì)量，保 證 機(jī) 房 微 正 壓，以 及 保 證 工 作 人 員 正常工作需求（≥４０ｍ３／（人·ｈ））。新風(fēng) 量 建 議 取“維持?jǐn)?shù)據(jù)中心所需正壓值”和“≥４０ ｍ３／（人 ·ｈ）”２種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的較大值。維持機(jī) 房 正 壓（主 機(jī)房對走廊或 其 他 房 間 的 正 壓≥５Ｐａ）所需 的 新 風(fēng)量，即要求通過門窗等縫隙的出風(fēng)速度≥２．８ｍ／ｓ。由于維持機(jī)房正壓所需新風(fēng)量難以計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及參照潔凈室的設(shè)計(jì)，可按換氣次數(shù)１～２ｈ－１計(jì)算。若機(jī)房四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性較好，可采用換氣次數(shù)≥１ｈ－１來計(jì)算新風(fēng)量；若密封性較差，可適當(dāng)提高換氣次數(shù)并采取密封措施。最有效且節(jié)能的辦法是對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取密封措施，應(yīng)特別注意活動地板下和吊頂內(nèi)的密封，所有穿過機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的管線敷設(shè)后均應(yīng)將孔洞封堵嚴(yán)密，防止漏風(fēng)。數(shù)據(jù)中心新風(fēng)量的選取應(yīng)適宜，新風(fēng)量過小不能滿足機(jī)房溫濕度和潔凈度的要求，新風(fēng)量過大將會給空調(diào)系統(tǒng)增加較大的負(fù)擔(dān)。
2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)分析
2.1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷、熱通道環(huán)境分析
數(shù)據(jù)中心新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的選取，首先應(yīng)明確新風(fēng)送入冷通道還是熱通道，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心內(nèi)冷通道和熱通道的環(huán)境狀態(tài)區(qū)別很大，對新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的要求也 不 同。ＧＢ５０１７４—２０１７《數(shù)據(jù) 中 心 設(shè) 計(jì) 規(guī)范》對機(jī)房內(nèi)環(huán)境有明確的要求，見表１。
由表１可以 看 出，規(guī)范對數(shù)據(jù)中心室內(nèi)的露點(diǎn)溫度和相對濕 度 是 有 明 確 要 求 的，同 時 數(shù) 據(jù) 中心內(nèi)絕 對 不 能 發(fā) 生 結(jié) 露 現(xiàn) 象。如數(shù)據(jù)中心采用冷通道封閉的方 式，假設(shè)冷通道內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度取２２ ℃，冷空 氣 經(jīng) 過 機(jī) 柜 后 升 溫 至 ３２ ℃，即 為熱通道干球溫度，根 據(jù) 表１要求冷通道露點(diǎn)溫度不 高 于１５ ℃，同 時由于空氣經(jīng)過機(jī)柜升溫的過程為等濕升溫，熱通道理論上露點(diǎn)溫度和冷通道相同。
2.2 夏季新風(fēng)送入冷通道送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)分析
結(jié)合上述分析，冷通道干球溫度２２℃、相對濕度６０％，查焓濕圖可知，此時露點(diǎn)溫度為１３．７ ℃，接近規(guī)范 要 求 的１５ ℃，比焓 為４７．９ｋＪ／ｋｇ（見表２）。為了保證新風(fēng)送入室內(nèi)不結(jié)露，則需要新風(fēng)送風(fēng)溫度高于室內(nèi)露點(diǎn)溫度。
考慮機(jī)房新風(fēng)只承擔(dān)新風(fēng)本身負(fù)荷，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)等焓線與９０％相對濕度線的交點(diǎn)。查焓濕圖可知，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)干球溫度為１８ ℃、相對濕度為９０％。
對于機(jī)柜數(shù)量少、封閉冷通道數(shù)量有 限，有 條件將新風(fēng)直接送入封閉冷通道的項(xiàng)目，封閉起來的冷通道容積相對較小，雖然新風(fēng)量不大，但如果新風(fēng)送入冷通道溫度較低，也可起到輔助機(jī)房降溫、增加冷通道冷池的作用。因此確定新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)干球溫度為１５ ℃、相對濕度為９０％，使新 風(fēng) 送風(fēng)溫度在滿足室內(nèi)不結(jié)露的前提下盡可能低。以北京夏季為例，經(jīng)計(jì)算，１０００ｍ３／ｈ新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷為１２．０ｋＷ。對于封閉熱通道，新風(fēng)送入房間冷池的項(xiàng)目，可適當(dāng)提高新風(fēng)送風(fēng)溫度至１８℃（相對濕度為９０％）。
建議新風(fēng)送風(fēng)溫度根據(jù)機(jī)房模塊具體情況選擇不低于１５℃或１８℃，同時為保證送入室內(nèi)的新風(fēng) 經(jīng) 過 表 冷 器 后 除 濕，新風(fēng)送風(fēng)相對濕度應(yīng)為９０％。
2.3 冬季新風(fēng)送入冷通道送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)分析
由上述可 知，冷通道設(shè)計(jì)干球溫度通常選取２２ ℃，ＧＢ５０１７４—２０１７《數(shù)據(jù)中心 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》中 規(guī)定冷通道露點(diǎn)溫度不得低于５．５℃，相對濕度不得高于６０％。根據(jù)冷通道干球溫度２２ ℃、露點(diǎn)溫度５．５ ℃，查焓濕圖可知此時相對濕度為３４．２％，比焓為３６．６ｋＪ／ｋｇ。對于數(shù)據(jù)機(jī)房而言，室內(nèi)相對濕度過低，但為了節(jié)約能源，減少新風(fēng)熱負(fù)荷，建議新風(fēng)送風(fēng)溫度不高于１０ ℃，相對濕度為４０％。表３給出了露點(diǎn)溫度接近５．５ ℃時冷熱通道空氣狀態(tài)參數(shù)。由 表 ３ 可 知，此時熱通道相對濕度低于３０％，應(yīng)開啟加濕功能。如果不開啟加濕功能，熱通道空氣狀態(tài)如表４所示，露點(diǎn)溫度為１２．１℃，此時新風(fēng)送風(fēng)溫度需高于１２．１ ℃。
2.4 夏季新風(fēng)送入熱通道送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)分析
夏季熱通道環(huán)境溫度為３２ ℃，露點(diǎn)溫度為１５℃，比焓為５８．２ｋＪ／ｋｇ（見表２），考慮 機(jī) 房 新 風(fēng) 不承擔(dān)負(fù)荷，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為室內(nèi)等焓線與相對濕度９０％線的交 點(diǎn)。查 焓 濕 圖 可 知，新 風(fēng) 送 風(fēng) 狀 態(tài)點(diǎn)為干球溫度２１．２ ℃、相對濕度９０％。相對于封閉的冷通道而言，開放的熱通道容積較大，而機(jī)房維持微正壓的新風(fēng)量較小，利用低溫新風(fēng)和熱通道大量回風(fēng)混合無法起到明顯的冷卻降溫效果。因此，夏季應(yīng)最大限度提高新風(fēng)送入熱通道的溫度以降低新風(fēng)冷負(fù)荷，從而降低數(shù)據(jù)中心電能使用效率ＰＵＥ。以北京為例，夏季室外空氣干球溫度３３．５ ℃、濕 球溫度２６．４℃，相對于熱通道設(shè)計(jì)溫度還需要對室外空氣進(jìn)行減焓減濕處理才能送入熱通道內(nèi)。根據(jù)濕空氣焓濕圖可知，只有在熱濕比ε＝－∞與ε＝０之間的空氣狀態(tài)變化是減焓減濕過程［１－２］。針對北京地區(qū)夏季室外空氣狀態(tài)而言，對應(yīng)區(qū)域見圖１，各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)見表５
室外新風(fēng)通過表冷器進(jìn)行減焓減濕處理過程中，先進(jìn)行等濕冷卻后再進(jìn)行減濕冷卻，通常送風(fēng)狀態(tài) 點(diǎn) 相 對 濕 度 達(dá) 到 機(jī) 器 露 點(diǎn) （即 相 對 濕 度９０％）。但在夏季新風(fēng)處理過程中，由于室 外 新 風(fēng)露點(diǎn)溫度為２３．９ ℃，表冷器中冷水溫度普遍低于此溫度，因此新風(fēng)通過表冷器必然經(jīng)過減濕減焓的空氣處理過程。由此可知，此時室外新風(fēng)極限送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為圖１中的等濕點(diǎn)，即干球溫度２５．８℃、相對濕度９０％。
綜上所述，建議夏季新風(fēng)送入熱通道的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)溫度不高于干球溫度２５．８℃，相對濕度為９０％。
2.5 冬季新風(fēng)送入熱通道送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)分析
冬季降低新風(fēng)熱負(fù)荷的關(guān)鍵因素是降低新風(fēng)送風(fēng)溫度，具體分析如２．３節(jié)所述。可按是否在機(jī)房內(nèi)采取加濕措施來確定新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)。
3 結(jié)語
基于北 京 市 室 外 空 氣 狀 態(tài) 點(diǎn) 及 濕 空 氣 焓 濕圖，分析了夏季及冬季新風(fēng)分別送入冷通道和熱通道的 送 風(fēng) 狀 態(tài) 點(diǎn)。不 同 地 區(qū) 數(shù) 據(jù) 中 心 機(jī) 房 新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的確定應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目所在地的室外空氣參 數(shù) 進(jìn) 行 具 體 分 析。為 保 證 數(shù) 據(jù) 中 心 內(nèi) 新風(fēng)需求和避免不 必 要 的 浪 費(fèi)，建 議 采 用 新 風(fēng) 送 風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)及新風(fēng)量設(shè)計(jì)和智能控制相結(jié)合的方式來達(dá)到較好效果。
大型數(shù)據(jù)中心如果設(shè)置的模塊數(shù)量較多，機(jī)房新風(fēng)的設(shè)置應(yīng)盡量分散，最好以模塊為單位設(shè)置新風(fēng)機(jī)組，不建議１臺新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)過多機(jī)房模塊負(fù)荷。實(shí)踐證明，在項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行時，對新風(fēng)系統(tǒng)的
調(diào)節(jié)控制是降低 ＰＵＥ 的一個重要手段。因此，每個新風(fēng)系統(tǒng)所承擔(dān)的機(jī)房模塊數(shù)量越少，在實(shí)際運(yùn)行時越容易單獨(dú)調(diào)節(jié)。
